JP2012213581A - Rf coil unit, and mri apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、RFコイルユニット及びMRI装置に関する。 The present invention relates to an RF coil unit and an MRI apparatus.
複数のコイル要素から構成されるRFコイルユニットによって被検体からの磁気共鳴信号を受信するMRI(Magnetic Resonance Imaging)装置が従来から知られている。この種のMRI装置では、各コイル要素で同時並列的に受信した磁気共鳴信号を用いて画像の再構成処理や画像処理を行うため、各コイル要素相互での電気的及び磁気的な干渉を可能な限り排除する必要がある。つまり、各コイル要素間での結合(カップリング)を排除するためのデカップリング技術が重要となる。 2. Description of the Related Art Conventionally, an MRI (Magnetic Resonance Imaging) apparatus that receives a magnetic resonance signal from a subject using an RF coil unit including a plurality of coil elements is known. This type of MRI system performs image reconstruction processing and image processing using magnetic resonance signals received simultaneously in parallel by each coil element, so that electrical and magnetic interference between each coil element is possible. It is necessary to eliminate as much as possible. That is, a decoupling technique for eliminating coupling (coupling) between the coil elements is important.
各コイル要素をデカップリングする手法として、隣接するコイル要素の一部を重ねる手法が有効である。また、隣接しない離れた1対のコイル要素間をデカップリングする手法として、1対のコイル要素の夫々にデカップリング用の副ループを主ループとは別に設け、1対のコイル要素の夫々の副ループを重ねる技術も知られている(例えば特許文献1等)。 As a technique for decoupling each coil element, a technique of overlapping a part of adjacent coil elements is effective. Further, as a method of decoupling between a pair of coil elements that are not adjacent to each other, a sub-loop for decoupling is provided separately from the main loop in each of the pair of coil elements, and each sub-element of the pair of coil elements is provided. A technique of overlapping loops is also known (for example, Patent Document 1).
一方、被検体の一部を包み込んで覆うことができるように、可撓性を持った湾曲可能なRFコイルユニットも考えられている。このようなRFコイルユニットでは、平板状に展開したときの配置では互いに距離的に離れたコイル要素でも、湾曲させた状態では空間的に近い位置に配置される場合がある。そして、この種の可撓性RFコイルユニットでは、全てのコイル要素が互いに相互結合する可能性を排除できない。 On the other hand, a flexible and bendable RF coil unit is also considered so that a part of the subject can be wrapped and covered. In such an RF coil unit, even when coil elements distant from each other are arranged in a flat plate shape, they may be arranged at spatially close positions in a curved state. In this type of flexible RF coil unit, the possibility that all coil elements are mutually coupled cannot be excluded.
特許文献1等が開示する技術は、RFコイルユニットを構成する複数のコイル要素のうち、特定の1対のコイル要素間をデカップリングするものであり、デカップリングできるコイル要素は限定される。 The technology disclosed in Patent Document 1 and the like is to decouple a specific pair of coil elements among a plurality of coil elements constituting the RF coil unit, and the coil elements that can be decoupled are limited.
そこで、デカップリング性能をさらに高めたRFコイルユニット及びそれを具備するMRI装置が要望されている。 Therefore, there is a demand for an RF coil unit with further improved decoupling performance and an MRI apparatus including the same.
実施形態のRFコイルユニットは、磁気共鳴信号を受信するための主ループのみから構成される少なくとも1つの第1のコイル要素と、前記主ループと、前記主ループに直列に接続されるデカップリング用の副ループとから構成される複数の第2のコイル要素と、を備え、前記第1のコイル要素及び前記複数の第2のコイル要素のうちの任意の2つの組み合わせにおいて、一方の主ループで囲む領域の一部と他方の主ループで囲む領域の一部、一方の主ループで囲む領域の一部と他方の副ループで囲む領域の一部、又は一方の副ループで囲む領域の一部と他方の副ループで囲む領域の一部、とが重複するように配置される、ことを特徴とする。 The RF coil unit according to the embodiment includes at least one first coil element including only a main loop for receiving a magnetic resonance signal, the main loop, and decoupling connected in series to the main loop. A plurality of second coil elements composed of sub-loops of the first coil element, and in any two combinations of the first coil elements and the plurality of second coil elements, in one main loop Part of the enclosed area and part of the area enclosed by the other main loop, part of the area enclosed by one main loop and part of the area enclosed by the other sub-loop, or part of the area enclosed by one sub-loop And a part of the region surrounded by the other sub-loop are arranged so as to overlap each other.
以下、実施形態に係る多チャンネル高周波信号切換装置、およびこれを具備するMRI装置を添付図面に基づいて説明する。 Hereinafter, a multi-channel high-frequency signal switching device according to an embodiment and an MRI apparatus including the same will be described with reference to the accompanying drawings.
(1)磁気共鳴イメージング装置
図1は、本実施形態における磁気共鳴イメージング装置1(MRI装置1)の全体構成を示すブロック図である。図1に示すように、磁気共鳴イメージング装置1は、静磁場を形成する筒状の静磁場用磁石22と、静磁場用磁石22の内側において軸を同じにして設けられた筒状のシムコイル24と、傾斜磁場コイル26と、RFコイル28と、制御系30と、被検体Pが乗せられる寝台32とを備える。
(1) Magnetic Resonance Imaging Apparatus FIG. 1 is a block diagram showing the overall configuration of a magnetic resonance imaging apparatus 1 (MRI apparatus 1) in this embodiment. As shown in FIG. 1, the magnetic resonance imaging apparatus 1 includes a cylindrical static magnetic field magnet 22 that forms a static magnetic field, and a
ここでは一例として、装置座標系の互いに直交するX軸、Y軸、Z軸を以下のように定義する。まず、静磁場用磁石22およびシムコイル24は、それらの軸方向が鉛直方向に直交するように配置されているものとし、静磁場用磁石22およびシムコイル24の軸方向をZ軸方向とする。また、鉛直方向をY軸方向とし、寝台32は、その天板の載置用の面の法線方向がY軸方向となるように配置されているものとする。
Here, as an example, the X-axis, Y-axis, and Z-axis that are orthogonal to each other in the apparatus coordinate system are defined as follows. First, the static magnetic field magnet 22 and the
制御系30は、静磁場電源40と、シムコイル電源42と、傾斜磁場電源44と、RF送信器46と、RF受信器48と、寝台駆動装置50と、シーケンスコントローラ56と、コンピュータ58とを備える。
The
傾斜磁場電源44は、X軸傾斜磁場電源44xと、Y軸傾斜磁場電源44yと、Z軸傾斜磁場電源44zとで構成されている。また、コンピュータ58は、演算装置60と、入力装置62と、表示装置64と、記憶装置66とで構成されている。
The gradient magnetic
静磁場用磁石22は、静磁場電源40に接続され、静磁場電源40から供給された電流により撮像空間に静磁場を形成させる。シムコイル24は、シムコイル電源42に接続され、シムコイル電源42から供給される電流により、この静磁場を均一化する。静磁場用磁石22は、超伝導コイルで構成される場合が多く、励磁の際に静磁場電源40に接続されて電流が供給されるが、一旦励磁された後は非接続状態とされるのが一般的である。なお、静磁場電源40を設けずに、静磁場用磁石22を永久磁石で構成してもよい。
The static magnetic field magnet 22 is connected to the static magnetic
傾斜磁場コイル26は、X軸傾斜磁場コイル26xと、Y軸傾斜磁場コイル26yと、Z軸傾斜磁場コイル26zとを有し、静磁場用磁石22の内側で筒状に形成されている。X軸傾斜磁場コイル26x、Y軸傾斜磁場コイル26y、Z軸傾斜磁場コイル26zはそれぞれ、X軸傾斜磁場電源44x、Y軸傾斜磁場電源44y、Z軸傾斜磁場電源44zに接続される。
The gradient
X軸傾斜磁場電源44x、Y軸傾斜磁場電源44y、Z軸傾斜磁場電源44zからX軸傾斜磁場コイル26x、Y軸傾斜磁場コイル26y、Z軸傾斜磁場コイル26zにそれぞれ供給される電流により、X軸方向の傾斜磁場Gx、Y軸方向の傾斜磁場Gy、Z軸方向の傾斜磁場Gzが撮像空間にそれぞれ形成される。
The X-axis gradient magnetic
即ち、装置座標系の3軸方向の傾斜磁場Gx、Gy、Gzを合成して、論理軸としてのスライス方向傾斜磁場Gss、位相エンコード方向傾斜磁場Gpe、および、読み出し方向(周波数エンコード方向)傾斜磁場Groの各方向を任意に設定できる。スライス方向、位相エンコード方向、および、読み出し方向の各傾斜磁場は、静磁場に重畳される。 In other words, the gradient magnetic fields Gx, Gy, and Gz in the three-axis directions of the apparatus coordinate system are synthesized, and the slice direction gradient magnetic field Gss, the phase encode direction gradient magnetic field Gpe, and the readout direction (frequency encode direction) gradient magnetic field as logical axes. Each direction of Gro can be set arbitrarily. Each gradient magnetic field in the slice direction, the phase encoding direction, and the readout direction is superimposed on the static magnetic field.
RF送信器46は、シーケンスコントローラ56から入力される制御情報に基づいて、核磁気共鳴を起こすためのラーモア周波数のRFパルス(RF電流パルス)を生成し、これを送信用のRFコイル28に送信する。RFコイル28には、ガントリに内蔵されたRFパルスの送受信用の全身用コイル(WBC:whole body coil)や、寝台32または被検体Pの近傍に設けられるRFパルスの受信用の局所コイルなどがある。送信用のRFコイル28は、RF送信器46からRFパルスを受けて被検体Pに送信する。受信用のRFコイル28は、被検体Pの内部の原子核スピンがRFパルスによって励起されることで発生したMR信号(磁気共鳴信号)を受信し、このMR信号は、RF受信器48により検出される。
The
RF受信器48は、検出したMR信号に前置増幅、中間周波変換、位相検波、低周波増幅、フィルタリングなどの各種の信号処理を施した後、A/D(analog to digital)変換を施すことで、デジタル化された複素データである生データ(raw data)を生成する。RF受信器48は、生成したMR信号の生データをシーケンスコントローラ56に入力する。
The
演算装置60は、磁気共鳴イメージング装置1全体のシステム制御を行うものである。
The
シーケンスコントローラ56は、演算装置60の指令に従って、傾斜磁場電源44、RF送信器46およびRF受信器48を駆動させるために必要な制御情報を記憶する。ここでの制御情報とは、例えば、傾斜磁場電源44に印加すべきパルス電流の強度や印加時間、印加タイミング等の動作制御情報を記述したシーケンス情報である。
The
シーケンスコントローラ56は、記憶した所定のシーケンスに従って傾斜磁場電源44、RF送信器46およびRF受信器48を駆動させることにより、X軸傾斜磁場Gx、Y軸傾斜磁場Gy,Z軸傾斜磁場GzおよびRFパルスを発生させる。また、シーケンスコントローラ56は、RF受信器48から入力されるMR信号の生データ(raw data)を受けて、これを演算装置60に入力する。
The
図2は、RFコイル28の詳細構成の一例を示す。図に示すようにRFコイル28は、筒状の全身用コイル28a(図では太線の四角枠として示した)と、RFコイルユニット100を備える。全身用コイル28aは、RFパルスの送信用のコイルとしても、MR信号の受信用のコイルとしても用いることができる。RFコイルユニット100は、被検体Pに近接して配設され、例えば図2に示すように体表側や背面側に配置される他、頭部や手首等にも配設される。RFコイルユニット100は、多数のコイル要素101から構成される。各コイル要素101は、磁気共鳴信号(MR信号)の受信用のコイルとして用いられる。RFコイルユニット100の詳細については後述する。
FIG. 2 shows an example of a detailed configuration of the
RF受信器48は、デュプレクサ74と、複数のアンプ76と、多チャンネル高周波信号切換装置78と、複数の受信系回路80とを備える。多チャンネル高周波信号切換装置78の入力側はコネクタを介して、各コイル要素101および全身用コイル28aに接続されている。また、各受信系回路80は、多チャンネル高周波信号切換装置78の出力側に個別に接続されている。
The
デュプレクサ74は、RF送信器46から送信されるRFパルスを全身用コイル28aに与える。また、デュプレクサ74は、全身用コイル28aで受信されたMR信号をアンプ76に入力し、このMR信号は、アンプ76により増幅されて多チャンネル高周波信号切換装置78の入力側に与えられる。また、各コイル要素101で受信されたMR信号は、それぞれ対応するアンプ76で増幅されて多チャンネル高周波信号切換装置78の入力側に与えられる。
The
多チャンネル高周波信号切換装置78は、受信系回路80の数に応じて、各コイル要素101および全身用コイル28aから検出されるMR信号の切り換えを行い、対応する受信系回路80に出力する。このようにして磁気共鳴イメージング装置1は、全身用コイル28aおよび所望の数のコイル要素101を用いて撮像部位に応じた感度分布を形成し、様々な撮像部位からのMR信号を受信する。
The multi-channel high-frequency
(2)RFコイルユニット
図3は、被検体Pの体表側や背面側に設けられるRFコイルユニット100の概念図である。図3に示すRFコイルユニット100の例では、4つのコイル要素101が被検体Pの体長軸に沿って一列に配列されている。
(2) RF Coil Unit FIG. 3 is a conceptual diagram of the
一方、図4は、図3と同じRFコイルユニット100が2つ並列に配置されている例を示している。後述するように、本実施形態に係るRFコイルユニット100では、主ループのみからなる第1のコイル要素101aと、主ループと副ループとからなる第2のコイル要素101bとが混在して構成されるが、図3及び図4では副ループの部分を省略して図示している。
On the other hand, FIG. 4 shows an example in which two
図3及び図4に示すRFコイルユニット100の例では一列に配置されるコイル要素101の数は夫々4となっているが、コイル要素101の数は4に限定されるものではない。また、図3及び図4に示すRFコイルユニット100は体長軸に沿ってほぼ平板状となっているが、RFコイルユニット100の形状は平板状に限定されるものでなく、可撓性をもつシート状のRFコイルユニット100を、被検体の撮像部位(例えば、頭部、脚部、手首等)の形状に沿うように湾曲させてもよい。
In the example of the
図5は、本実施形態に係るRFコイルユニット100で用いる2つのタイプのコイル要素101を模式的に示す図である。図5の左図は、磁気共鳴信号を受信するための主ループのみから構成される第1のコイル要素101aを示し、図5の右図は主ループと副ループとから構成される第2のコイル要素101bを示す図である。第1、第2のコイル要素101a、101bの主ループは被検体からのMR信号の受信を目的とする。一方、第2のコイル要素101bにおける副ループは、コイル要素101間のデカップリングを目的とするループである。図5の右図に示すように、副ループは主ループの一部から外側に延出しており、副ループと主ループとは直列に接続される。
FIG. 5 is a diagram schematically showing two types of
RFコイルユニットを、複数のコイル要素を用いて線アレイ状或いは面アレイ状に配列する場合、コイル要素間で電磁気的な結合、即ちカップリングが生じる可能性がある。コイル要素間にカップリングが生じるとSN低下等の種々の好ましくない事象が発生する。したがって、コイル要素間でのデカップリングはRFコイルユニットにおける重要な技術課題の1つである。 When the RF coil units are arranged in a line array or a plane array using a plurality of coil elements, electromagnetic coupling, that is, coupling may occur between the coil elements. When coupling occurs between coil elements, various undesirable events such as SN degradation occur. Therefore, decoupling between coil elements is one of the important technical problems in the RF coil unit.
本実施形態に係るRFコイルユニット100では、少なくとも1つの第1のコイル要素101aと、複数の第2のコイル要素101bを有する構成とし、さらに、第1のコイル要素101a及び複数の第2のコイル要素101bのうちの任意の2つの組み合わせにおいて、一方の主ループで囲む領域の一部と他方の主ループで囲む領域の一部、一方の主ループで囲む領域の一部と他方の副ループで囲む領域の一部、又は一方の副ループで囲む領域の一部と他方の副ループで囲む領域の一部、とが必ず重複するように配置している。この構成により、全てのコイル要素101間において良好なデカップリング性能を実現している。
The
2つのコイル要素101間のデカップリングは、夫々のコイル要素101で囲む領域の一部を重ね合わせることによって実現できる。図6はこの動作原理を概念的に説明する図である。
Decoupling between the two
図6(a)は、コイル要素(A)とコイル要素(B)とが隣接しているケースであり、この場合は主ループ同士を重ね合わせることが可能である。今、コイル要素(A)のみに電流(高周波電流)を流すと仮定したとき、コイル要素(B)に流れる誘導電流がゼロになれば、コイル要素(A)とコイル要素(B)とは完全にデカップリングされたことになる。図6(a)の下段に示すように、コイル要素(A)に流れる電流により磁場が発生し、この磁場の一部がコイル要素(B)に向かうが、2つのコイル要素が重なる領域の磁場(磁束密度)Bde-coupleと、重ならない領域における磁場Bcoupleとでは、磁場の向きは逆になる。したがって、2つのコイル要素が重なる領域の面積を調整することにより、コイル要素(B)に鎖交する磁場の総和(磁束)を低減することが可能である。この結果、コイル要素(B)に流れる誘導電流をゼロにすることができ、コイル要素(A)とコイル要素(B)とをデカップリングすることができる。 FIG. 6A shows a case where the coil element (A) and the coil element (B) are adjacent to each other. In this case, the main loops can be overlapped. Assuming that current (high-frequency current) flows only through the coil element (A), if the induced current flowing through the coil element (B) becomes zero, the coil element (A) and the coil element (B) are completely Will be decoupled. As shown in the lower part of FIG. 6A, a magnetic field is generated by the current flowing through the coil element (A), and a part of the magnetic field is directed to the coil element (B). (Magnetic flux density) The direction of the magnetic field is reversed between the Bde-couple and the magnetic field Bcouple in a non-overlapping region. Therefore, by adjusting the area of the region where the two coil elements overlap, it is possible to reduce the sum (magnetic flux) of the magnetic fields interlinked with the coil element (B). As a result, the induced current flowing through the coil element (B) can be made zero, and the coil element (A) and the coil element (B) can be decoupled.
一方、図6(b)は、コイル要素(A)とコイル要素(B)とが隣接していない(離隔している)ケースである。この場合は主ループ同士を重ね合わせることはできないものの、コイル要素(A)に副ループを設けることにより、コイル要素(A)の副ループとコイル要素(B)の主ループの一部とで重複領域を確保することができる。コイル要素(B)に鎖交する磁場のうち、重複領域における鎖交磁場Bde-coupleと重複しない領域における磁場Bcoupleは、図6(a)と同様に逆向きであり、重複領域の面積(この場合、副ループの面積)を調整することにより、コイル要素(A)とコイル要素(B)とをデカップリングすることができる。 On the other hand, FIG. 6B shows a case where the coil element (A) and the coil element (B) are not adjacent (separated). In this case, the main loops cannot be overlapped with each other, but by providing a sub loop in the coil element (A), the sub loop of the coil element (A) overlaps with a part of the main loop of the coil element (B). An area can be secured. Among the magnetic fields interlinking with the coil element (B), the magnetic field Bcouple in the region not overlapping with the interlinkage magnetic field Bde-couple in the overlapping region is opposite in the same manner as in FIG. In this case, the coil element (A) and the coil element (B) can be decoupled by adjusting the area of the secondary loop.
なお、特に図示はしないが、コイル要素(A)とコイル要素(B)の双方が副ループを有する場合、副ループ同士を重ね合わせることよっても、同様の原理でコイル要素(A)とコイル要素(B)とをデカップリングすることができる。 Although not shown in particular, when both the coil element (A) and the coil element (B) have sub-loops, the coil element (A) and the coil element can be operated according to the same principle by overlapping the sub-loops. (B) can be decoupled.
図7は、4つのコイル要素(1)〜コイル要素(4)を1列に配置したRFコイルユニット100の例を示す図である。この例では、中央2つのコイル要素(2)、(3)が主ループのみを有する第1のコイル要素101aであり、両端のコイル要素(1)、(4)が主ループと副ループとを有する第2のコイル要素101bである。また、この例では、コイル要素(1)〜コイル要素(4)の一部の全てが、RFコイルユニット100の中央において重なり合う構成となっている。そして、この重なり合う領域はRFコイルユニット100中央の所定の同一領域を含むように設定されている。
FIG. 7 is a diagram illustrating an example of an
図8−図10は、図7に示すRFコイルユニット100の具体的なデカップリング実現状況を示す図である。コイル要素(1)とコイル要素(2)との間のデカップリングは、両者の重複領域(12)の面積を調整することにより実現できる(図8(a))。コイル要素(1)とコイル要素(3)との間のデカップリングは、両者の重複領域(13)の面積を調整することにより実現できる(図8(b))。コイル要素(1)とコイル要素(4)との間のデカップリングは、両者の重複領域(14)の面積を調整することにより実現できる(図9(a))。コイル要素(2)とコイル要素(3)との間のデカップリングは、両者の重複領域(23)の面積を調整することにより実現できる(図9(b))。コイル要素(2)とコイル要素(4)との間のデカップリングは、両者の重複領域(24)の面積を調整することにより実現できる(図10(a))。そして、コイル要素(3)とコイル要素(4)との間のデカップリングは、両者の重複領域(34)の面積を調整することにより実現できる(図10(b))。
8 to 10 are diagrams showing a specific decoupling realization state of the
このように、コイル要素(1)〜コイル要素(4)のうちの任意の2つの組み合わせ、即ち2つの組み合わせの全てにおいて、主ループ同士、副ループ同士、或いは主ループと副ループとが必ず重なり合うことになり、コイル要素(1)〜コイル要素(4)の全てに対してデカップリングすることができる。 Thus, in any two combinations of the coil elements (1) to (4), that is, in all of the two combinations, the main loops, the sub-loops, or the main loop and the sub-loops always overlap each other. As a result, all of the coil elements (1) to (4) can be decoupled.
図7に示した構成例では、中央に2つの第1のコイル要素101aを配置し、その外側のコイル要素101の全ては(この例では2つは)第2のコイル要素101bを配置している。そして、中央の2つの主ループの重複領域に外側の第2のコイル要素101bの全ての副ループを集中させている。コイル要素101の総数が4以上であっても、総数が偶数であれば同様の構成をとることができる。
In the configuration example shown in FIG. 7, two
図11は、5つのコイル要素(1)〜コイル要素(5)を1列に配置したRFコイルユニット100の例を示す図である。この例では、中央のコイル要素(3)が主ループのみを有する第1のコイル要素101aであり、中央以外のコイル要素(1)、(2)、(4)、(5)が主ループと副ループとを有する第2のコイル要素101bである。図11に示すRFコイルユニット100では、中央にあるコイル要素(3)の主ループのほぼ中央に、他のコイル要素(1)、(2)、(4)、(5)の全ての副ループが重なり合うように構成されている。コイル要素101の総数が5以上であっても、総数が奇数であれば同様の構成をとることができる。
FIG. 11 is a diagram illustrating an example of an
図11に示す構成においても、コイル要素(1)〜コイル要素(5)のうちの任意の2つの組み合わせにおいて、主ループ同士、副ループ同士、或いは主ループと副ループとが必ず重なり合うことになり、コイル要素(1)〜コイル要素(5)の全てに対してデカップリングすることができる。 Also in the configuration shown in FIG. 11, in any two combinations of the coil elements (1) to (5), the main loops, the sub-loops, or the main loop and the sub-loops always overlap. The coil element (1) to the coil element (5) can be decoupled.
図7及び図11は、いずれもRFコイルユニット100の中央において副ループが集中的に重なり合う構成となっているが、副ループが集中的に重なり合う位置はRFコイルユニット100の中央以外でも良い。例えば図12に示すように、副ループが集中的に重なり合う位置をRFコイルユニット100の中心ではなく、左側にシフトさせた位置に設定しても良い。なお、図12に示す構成例の場合、コイル要素101の総数は偶数でも奇数でもよい。
7 and 11, the sub-loops are intensively overlapped at the center of the
図12に示す構成においても、コイル要素(1)〜コイル要素(4)のうちの任意の2つの組み合わせにおいて、主ループ同士、副ループ同士、或いは主ループと副ループとが必ず重なり合うことになり、コイル要素(1)〜コイル要素(4)の全てに対してデカップリングすることができる。 Also in the configuration shown in FIG. 12, in any two combinations of the coil elements (1) to (4), the main loops, the sub-loops, or the main loop and the sub-loops always overlap. The coil element (1) to the coil element (4) can be decoupled.
図13は、図7に示すRFコイルユニット100に局所コイル102を付加したRFコイルユニット100aを、複数(図の例では2つ)並べて構成されるマルチRFコイルユニット200を示す図である。局所コイル102は、RFコイルユニット100a中央部における、各コイル要素101が集中的に重なり合った領域に配置される。そして、夫々のRFコイルユニット100aの局所コイル102は、線路103によって電気的に接続される。線路103は同軸ケーブルでも良いし、平行線或いはツイストペア線でも良い。このマルチRFコイルユニット200では、各RFコイルユニット100aにおける重複領域同士が局所コイル102と線路103によって結合されるため、2つのRFコイルユニット100aの夫々のコイル要素101の一部が、等価的に全て重なり合うことになり、2つのRFコイルユニット100a内の全てのコイル要素101に対してデカップリングすることが可能となる。
FIG. 13 is a diagram showing a
また、各局所コイル102の巻き数は1に限定されず、複数の巻き数としても良い。複数巻きの局所コイル102の巻き数を調整することにより、各RFコイルユニット100aにおける重複領域の物理的な面積が小さい場合でも、重複領域の等価的な面積を調整することができ、各コイル要素101間のデカップリングを実現できる。
Further, the number of turns of each
ここまでは、RFコイルユニット100全体の形状が平板状であるものとして説明してきたが、RFコイルユニット100の形状は平板状に限定されない。RFコイルユニット100を、可撓性をもつシート状のユニットとすることにより、RFコイルユニット100を柔軟に湾曲させて、被検体の頭部、脚部、手首といった撮像部位をその曲面部に沿って覆うことが可能となる。
Up to this point, the entire
図14は、そのような可撓性をもったRFコイルユニット300の一例を示す図である。図14(a)は、RFコイルユニット300を展開した斜視図、図14(b)は、RFコイルユニット300を被検体に沿って湾曲させた斜視図、図14(c)はその平面図である。また、図14(d)及び図14(e)は、図14(a)及び図14(b)に夫々対応する図であり、RFコイルユニット300の内部のコイル要素101の位置関係を示す図である。
FIG. 14 is a diagram illustrating an example of the
RFコイルユニット300は、ユニット本体301、前置増幅ユニット302、及び保持部材303を有している。ユニット本体301は内部に前述した複数のコイル要素101を有しており、可撓性をもつシート状のユニットである。保持部材303は柔軟性をもつベルト状の部材である。保持部材303の両端とユニット本体301の両端とを、例えばマジックテープ(登録商標)等で付着することにより、被検体に沿ってユニット本体301を湾曲させた状態で固定することができる。
The
このRFコイルユニット300においても、図14(e)に示すように、各コイル要素のうちの任意の2つの組み合わせにおいて、主ループ同士、副ループ同士、或いは主ループと副ループとが必ず重なり合うことになり、各コイル要素101の全てに対してデカップリングすることができる。
Also in the
前置増幅ユニット302は、各コイル要素101と外部とを複合ケーブル302aで接続する。前置増幅ユニット302は、図14(a)−図14(e)に示す可撓性を持った、或いは湾曲したRFコイルユニット300に限定されるものではなく、図7、図11、図12、図13等に示す本実施形態に係る総てのRFコイルユニット100、200に実装されうるものである。図15〜図18は、前置増幅ユニット302のより具体的な配置、構成等を示す図である。
The
図15の上段に示すRFコイルユニット100は図7と同じものであり、コイル要素(1)〜コイル要素(4)のうちの任意の2つの組み合わせ、即ち2つの組み合わせの全てにおいて、主ループ同士、副ループ同士、或いは主ループと副ループとが必ず重なり合う構成となっている。中央2つのコイル要素(2)、(3)が主ループのみを有する第1のコイル要素101aであり、両端のコイル要素(1)、(4)が主ループと副ループとを有する第2のコイル要素101bである。そして、本実施形態では、コイル要素(1)〜コイル要素(4)の一部の全てが、RFコイルユニット100の中央の1箇所の同一領域を含む領域において重なり合う構成となっている。
The
一方、図15の下段に示すように、コイル要素(1)〜コイル要素(4)の各ループは、重なり合った同一領域において前置増幅ユニット302に接続される。
On the other hand, as shown in the lower part of FIG. 15, each loop of the coil element (1) to the coil element (4) is connected to the
図16は、前置増幅ユニット302の内部の構成例を示す図である。前置増幅ユニット302は、コイル要素(1)〜コイル要素(4)のそれぞれに対応して、保護回路400、バラン401、前置増幅器402が順に接続される構成となっている。保護回路400は、例えば、外部からの保護回路制御信号に応じてPINダイオード等をオン、オフし、RF送信時の大電力を阻止して前置増幅器402を保護する回路である。バラン401は、平衡不平衡変換回路であり、コイル要素(平衡回路)と前置増幅器(不平衡回路)との接続によって生じる不平衡電流(コモンモードノイズ)を抑制する。
FIG. 16 is a diagram illustrating an internal configuration example of the
前置増幅器402は、コイル要素(1)〜コイル要素(4)が受信した磁気共鳴信号を低雑音で増幅し、同軸ケーブル等で外部に出力する。なお、各前置増幅器402には外部から電源線を介して電源が供給される。なお、図16において、前置増幅器402は、コイル要素(1)〜コイル要素(4)にそれぞれ接続された構成となっているが、これに限定されず、前置増幅器402の個数は適宜変更されうる。
The
図16は、前置増幅ユニット302の配置の様子を模式的に示す斜視図である。図16に示すように、本実施形態の前置増幅ユニット302はRFコイルユニット100中央における1箇所の同一領域を含む領域に重なり合うように配置される。磁気共鳴信号を出力する同軸ケーブル(本例では4本の同軸ケーブル)や、電源線、保護回路制御信号等は、1本の複合ケーブルに纏められて、前置増幅ユニット302の外部のコネクタに接続される。
FIG. 16 is a perspective view schematically showing the arrangement of the
上記のように、本実施形態に係るRFコイルユニット100では、コイル要素(1)〜コイル要素(4)に夫々接続される前置増幅器402等の電子回路が1つのパッケージ(前置増幅ユニット302)に収納されており、かつ、この前置増幅ユニット302内において、それぞれの前置増幅器402が、総てのコイル要素(1)〜コイル要素(4)に非常に近接した位置で接続されている。このような前置増幅ユニット302の構成は、総てのコイル要素(1)〜コイル要素(4)のループが1箇所で重なり合う共通領域を持っているという本実施形態のRFコイルユニット100が持つ特徴によって可能となるものである。
As described above, in the
従来のRFコイルユニットは、各コイル要素の一部が重なり合うとしても、その重なり合う領域が1箇所に集中しておらず、RFコイルユニット内で分散している。 In the conventional RF coil unit, even if a part of each coil element overlaps, the overlapping region is not concentrated in one place but is dispersed in the RF coil unit.
このため、各コイル要素に接続される複数の前置増幅器を総て1つのパッケージに収納しようとすると、総てのRF給電線(コイル要素と前置増幅器とを接続するRF信号線)を最短距離で接続することは不可能である。このため、一部のRF給電線は長くなる。RF給電線が長いと、コイル要素から前置増幅器へ到る経路で外来雑音を受けやすくなる。また、RF給電線の伝送損失が大きくなるため、雑音指数が大きくなり、磁気共鳴信号のSNRが低下することになる。また、長くなったRF給電線の一部は、その引き回しによってはコイル要素のループ面内を通過することも考えられるため、コイル要素本来のRF特性を損ねる可能性もある。 For this reason, when all the plurality of preamplifiers connected to each coil element are to be accommodated in one package, all RF feed lines (RF signal lines connecting the coil elements and the preamplifier) are minimized. It is impossible to connect at a distance. For this reason, some of the RF feeders become long. When the RF feed line is long, it is easy to receive external noise on the path from the coil element to the preamplifier. In addition, since the transmission loss of the RF feeder line increases, the noise figure increases and the SNR of the magnetic resonance signal decreases. In addition, since a part of the RF feed line that has become longer may pass through the loop surface of the coil element depending on the routing, the original RF characteristics of the coil element may be impaired.
一方、各コイル要素に接続される複数の前置増幅器を総て1つのパッケージに収納するのではなく、複数の前置増幅ユニットに分割し、1つの前置増幅ユニットに1つの前置増幅器を収納させる構成も考えられる。分割した前置増幅ユニットを各コイル要素に近接して配置することによって、コイル要素と前置増幅器を接続するRF給電線を短くすることができる。しかしながら、この構成は、前置増幅ユニットの数量が増えることになるため、コストアップとなる。また、各前置増幅ユニットからは、同軸ケーブル等を含む複合ケーブルが夫々引き出されることになる。複合ケーブルの数が増えると、単にそれらの取り扱いが煩雑になるばかりでなく、複合ケーブルの一部がコイル要素のループ面内を通過する可能性もあり、この場合には、コイル要素本来のRF特性を損ねることになる。 On the other hand, a plurality of preamplifiers connected to each coil element are not housed in one package, but are divided into a plurality of preamplifier units, and one preamplifier is provided in one preamplifier unit. A configuration for storage is also conceivable. By arranging the divided preamplifier units close to each coil element, the RF feed line connecting the coil element and the preamplifier can be shortened. However, this configuration increases the cost because the number of preamplification units increases. In addition, a composite cable including a coaxial cable or the like is drawn out from each preamplifier unit. When the number of composite cables increases, not only the handling of them becomes complicated, but also a part of the composite cables may pass through the loop surface of the coil element. The characteristics will be impaired.
これに対して、本実施形態に係るRFコイルユニット100は、上述したように、コイル要素(1)〜コイル要素(4)に夫々接続される前置増幅器402等の総ての電子回路が1つのパッケージ(前置増幅ユニット302)に収納されており、かつ、この前置増幅ユニット302内において、それぞれの前置増幅器402が、総てのコイル要素(1)〜コイル要素(4)に非常に近接した位置で接続されている。このため、総てのRF給電線を最短にすることが可能となり外来雑音を受けにくい。また、RF給電線の伝送損失が小さいため雑音指数を低下させることがなく、磁気共鳴信号のSNRを低下させることがない。また、各コイル要素(1)〜コイル要素(4)は実質的に直接前置増幅ユニット302に接続されるため、前置増幅ユニット302の外部のRF給電線は不要となり、RF給電線がコイル要素のループ面内を通過することによるコイル要素のRF特性劣化を防止することができる。
On the other hand, as described above, the
さらに、前置増幅ユニット302を1つのパッケージとして構成できるため、前置増幅ユニット302から引き出される複合ケーブルの数も1本となる。この結果、RFコイルユニット100のコストを低く抑えることができるばかりでなく、複合ケーブルの取り扱いが容易になると共に、複合ケーブルの一部がコイル要素のループ面内を通過することによるコイル要素のRF特性劣化を防止することもできる。
Furthermore, since the
前置増幅ユニット302の配置場所は、コイル要素が重なり合う共通領域の位置に応じ変わってくる。例えば、図18の上段に示す図は図12と同じものであるが、この例では、コイル要素が重なり合う共通領域の位置は中央ではなく、中央より左側に偏った位置となっている。この場合、前置増幅ユニット302の配置場所は図18に示す左側に偏った位置となるが、上述したRFコイルユニット100と同じ効果が得られることに変わりはない。
The location of the
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。 Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the spirit of the invention. These embodiments and their modifications are included in the scope and gist of the invention, and are also included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.
1 MRI装置
100、200、300 RFコイルユニット
101 コイル要素
101a 第1のコイル要素
101b 第2のコイル要素
102 局所コイル
103 線路
302 前置増幅ユニット
303 保持部材
402 前置増幅器
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (15)
前記主ループと、前記主ループに直列に接続されるデカップリング用の副ループとから構成される複数の第2のコイル要素と、
を備え、
前記第1のコイル要素及び前記複数の第2のコイル要素のうちの任意の2つの組み合わせにおいて、一方の主ループで囲む領域の一部と他方の主ループで囲む領域の一部、一方の主ループで囲む領域の一部と他方の副ループで囲む領域の一部、又は一方の副ループで囲む領域の一部と他方の副ループで囲む領域の一部、とが重複するように配置される、
ことを特徴とするRFコイルユニット。 At least one first coil element comprising only a main loop for receiving a magnetic resonance signal;
A plurality of second coil elements composed of the main loop and a decoupling sub-loop connected in series to the main loop;
With
In any two combinations of the first coil element and the plurality of second coil elements, a part of a region surrounded by one main loop, a part of a region surrounded by the other main loop, one main Arranged so that part of the area enclosed by the loop and part of the area enclosed by the other sub-loop, or part of the area enclosed by one sub-loop and part of the area enclosed by the other sub-loop overlap. The
An RF coil unit characterized by that.
ことを特徴とする請求項1に記載のRFコイルユニット。 The overlapping region in the two arbitrary combinations is a magnetic field that intersects the other first or second coil element among the magnetic fields generated when a current flows through one first or second coil element. Is set to reduce,
The RF coil unit according to claim 1.
ことを特徴とする請求項1に記載のRFコイルユニット。 The first coil elements and the plurality of second coil elements are arranged in one row.
The RF coil unit according to claim 1.
ことを特徴とする請求項3に記載のRFコイルユニット。 The total number of the first coil elements and the plurality of second coil elements is 4 or more.
The RF coil unit according to claim 3.
ことを特徴とする請求項4に記載のRFコイルユニット。 The first coil element includes a part of a region surrounded by the main loop and a part of a region surrounded by the main loop of the other first or second coil element, or a part of a region surrounded by the main loop and the other. A portion of the region surrounded by the sub-loop of the second coil element of
The RF coil unit according to claim 4.
ことを特徴とする請求項4に記載のRFコイルユニット。 Between the adjacent first or second coil elements, the second coil element is a part of a region surrounded by the main loop and one of the regions surrounded by the main loop of the other first or second coil element. , A part of the region surrounded by the main loop and a part of the region surrounded by the sub-loop of the other second coil element, or a part of the region surrounded by the sub-loop and the sub-loop of the other second coil element It is arranged to overlap with a part of the area surrounded by
The RF coil unit according to claim 4.
ことを特徴とする請求項4に記載のRFコイルユニット。 In the second coil element, between the first and second coil elements that are not adjacent to each other, a part of the region surrounded by the sub-loop and one of the regions surrounded by the main loop of the other first or second coil element. Or a part of the region surrounded by the sub-loop of the second coil element and a part of the region surrounded by the sub-loop of the other second coil element,
The RF coil unit according to claim 4.
ことを特徴とする請求項6又は7に記載のRFコイルユニット。 In any two combinations of the plurality of second coil elements, a region where one sub-loop and the other sub-loop overlap is set to include a predetermined same region in any combination.
The RF coil unit according to claim 6 or 7, wherein
ことを特徴とする請求項8に記載のRFコイルユニット。 The predetermined identical region is set in a main loop of the first coil element;
The RF coil unit according to claim 8.
前記RFコイルユニットは、可撓性をもつシート状に形成され、
前記シート状のRFコイルユニットの形状を被検体に沿って湾曲させた状態で、その湾曲形状を保持する保持部材をさらに備えたことを特徴とする請求項1に記載のRFコイルユニット。 The first coil elements and the plurality of second coil elements are arranged in a row,
The RF coil unit is formed into a flexible sheet,
2. The RF coil unit according to claim 1, further comprising a holding member that holds the curved shape of the sheet-like RF coil unit in a state of being curved along the subject.
前記前置増幅ユニットは、前記重複する領域を含む領域に重なり合うように配置される、
ことを特徴とする請求項1に記載のRFコイルユニット。 At least one preamplifier connected to the at least one first coil element and the plurality of second coil elements and respectively amplifying a magnetic resonance signal received by the first and second coil elements; Further comprising a preamplification unit,
The preamplification unit is disposed so as to overlap the region including the overlapping region.
The RF coil unit according to claim 1.
前記少なくとも1つの第1のコイル要素及び前記複数の第2のコイル要素は1箇所の同一領域を含む領域において重なり合い、
前記1つの前置増幅ユニットは前記1箇所の同一領域を含む領域に重なり合うように配置される、
ことを特徴とする請求項1に記載のRFコイルユニット。 At least one preamplifier connected to the at least one first coil element and the plurality of second coil elements and respectively amplifying a magnetic resonance signal received by the first and second coil elements; One preamplification unit
The at least one first coil element and the plurality of second coil elements overlap in a region including one identical region;
The one preamplification unit is arranged so as to overlap with the region including the same region in one place.
The RF coil unit according to claim 1.
ことを特徴とする請求項13又は14に記載のRFコイルユニット。 A plurality of RF signals respectively output from the plurality of preamplifiers and a plurality of power supply lines for supplying power to the plurality of preamplifiers are bundled into one composite cable and are externally connected from the preamplification unit Output,
The RF coil unit according to claim 13 or 14, characterized in that
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